PDF《毫米 波10W空间功 率合成放大器研制》

6 期 赵晨曦等 : 毫米波

1 0 W 空 间功 率合 成放大器研制

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5 图6整体模型图 F i g .

6 S t r u c t u r e o f t h e wh o l e mo d e l 图7无源 网络测试 曲线 F i g .

7 Me a s u r e me n t o f t h e b a c k - t o - b a c k c o mb i n e r 理想导体 , 并假设 波导端 口边 界上 只存 在TE.模. 经过对上述关键参量的优化 , 2* 2功分模型进行 了 仿真( 结构如 图 4所示 ) . 仿真结果 如图 5所示. 从 仿真结果可以看出, 由于该功率合成器具有 良好的 对称结构 , 所以在

3 3―3

6 G Hz 范 围内四路 的功分幅 度较好 , 为一6±

0 .

2 d B( 如图

5 ( a ) 所示) , 基本上达 到了理想的四等分状况 , 回波损耗也优于

2 0 d B( 如图5(b)所示 ) . 为 了验证仿真结果 , 对该结构进行 了加工及测 试. 考虑到在接下的大功率放大器制作 中需要推动 大功率的 MMI C单片, 将放 置驱动单片 的电路和此 功率合 成器 制作 在 了一起. 其 整体 的模 型如图6所示 . 用Angilent公 司生产的矢量网络分析仪E8363B对此无源结构进行 了测试 , 实测结果如图

7 所示.在30―

3 6 G H z 范围内 ,回波损耗优 于10dB, 插入损耗 <

2 .

8 d B . 在这

2 .

8 d B的插入损耗 内包括 了长度为

4 5 m m的微带线损耗 , 驱动部分两个微带 一 波导的过渡结构损耗 , 以及功分合成网络的损耗. 长度为

4 5 m m的微带线部分的损耗加上驱动部分两 个微带. 波导的过渡结构的损耗大约为

1 .

5 d B左右 , ÷ 图8各级增益指 标分配 F i g .

8 T h e a s s i g n me n t o f t h e s a i n 所 以该功分合成 网络 的损耗大约就为 l d B左右. 达 到了设计 的要求. 但 同时从测试曲线图中仔细分析 可以看出, 在30.4~

3 4 .

8 G H z范围内插入损耗是小 于2.1dB的 , 在28.8―

3 0 .

4 G H z ,

3 4 . 8~3

5 .

2 G H z 和36.8―

3 7 .

8 G H z 这三段区间内插人损耗曲线呈一个 漏斗状并且都是 >

2 .

1 d B的, 这表 明在这些区间插 人损耗是偏大的. 分析造成这种现象 的原 因可 能是 因为在 功 率分 配 合成 器部分为了放 置大 功 率单 片,腔体部分有所扩大 , 从而 引起 了轻微 的谐振现 象,导致插入损耗增大. 在接下来 的工作 中可 以使 用仿真软件 进行 多次仿 真 和优化 , 从 而得 出更加 好 的结果.

3 毫米波空 间功率合成放大 器的实现 在 以上功率分配合成网络 的基础上 , 我们做 出 了四路功率放大合成 电路 , 以分析该功率分 配合成 网络的性 能.高增 益放大器选用的是 A g i l e n t 公司的HMMC

5 0

4 0 , 驱动放大器选用 的是 T R I Q U I N T公 司的 T G A

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4 1 . E P U , 功率合成器部分使用 的高输 出 功率单 片也为TRIQUINT公 司的产品TGA4517一EPU. 各级的指标分配如图 8所示 . 为了实现功放 的 小型化 , 将直流馈 电电路放在了该功放模块上下两 层的背部. 考虑到 T G A

4 5

1 7 . E P U单 片工作时的电流 较大 , 采取 了每一块 T G A

4 5

1 7 一EPU单片分别用一个 可提供较大电流的稳压块 L M3

3 8带动的办法. 这样 可以大大简化直流馈电电路. 同样利用 A n g i l e n t 公司生产的矢量网络分析仪 E

8 3

6 3 B进行小信号增益测试. 在进行测试时需要在 合成器输 出端添加一个

2 0 d B的衰减器 , 避免输 出 功率过大损坏测试仪器. 测试结果如图